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68碳纤维增强苯并嗯嗪树脂基复合材料的研究进展2011年7月

碳纤维增强苯并嗯嗪树脂基复合材料的研究进展

王智，顾宜
(高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子科学与工程学院，成都610065)
摘要：苯并嗯嗪是近年来发展起来的一种新型的高性能复合材料基体树脂。本文较系统地综述了国内外碳纤维增强苯
并嗯嗪复合材料的研究进展，介绍了苯并嗯嗪树脂及其复合材料的性能特点，指出了进一步的发展趋势。
关键词：苯并嚷嗪；碳纤维；复合材料
中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1003—0999(2011)04—0068—05

新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技化两种方法处理，然后浸渍双酚A型苯并嗯嗪溶液
术的重要内容之一，其中复合材料，特别是先进复合后模压成型。研究结果显示，该碳纤维增强苯并嗯
材料在新材料技术领域中占有重要地位，对促进世嗪复合材料的层间剪切强度随着等离子处理时间的
界各国军用和民用领域的高科技现代化起到了至关延长而增大，3min后强度出现下降，其最大值与碳
重要的作用，因此近年来倍受重视_】。纤维表面未处理的复合材料相比提高约78％，弯曲
苯并嗯嗪是一类新型的热固性树脂，原料易得，强度与层间剪切强度有着相同的变化趋势。与等离
合成方法简单且综合性能优异，其开环聚合过程无子处理方法相比，碳纤维表面经硝酸氧化处理后其
小分子物释放，低固化收缩，成型加工性与环氧树复合材料的层间剪切强度和弯曲强度值均有更大幅
脂相当，高温(180℃)下的机械强度与双马型聚酰度的提高，效果更好。
亚胺接近，具有广阔的应用前景和研究价值，尤其适
用作基体树脂制备玻璃纤维或碳纤维增强的复合材
料，是替代传统高性能的酚醛树脂、环氧树脂、双马
来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂的新型材料，已被成
功应用于模压成型、层压成型、缠绕成型、RTM等多
种复合材料成型工艺|5J。苯并嗯嗪树脂在高性能复
合材料方面具有较大的应用潜力，它的相关研究已图1BA—a的结构式
引起国内外研究者的广泛关注。本文综述了碳纤Fig．1ThestructureofBA—a
维／聚苯并嗯嗪树脂基复合材料的研究进展，主要涉
H．Ishida_8等人采用ATBN(端胺基丁腈橡胶)
及以下几个方面。
作为界面过渡层对复合材料进行改性，同时改善碳
1碳纤维增强苯并嗯嗪复合材料的界纤维增强苯并嗯嗪复合材料的韧性和界面相互作
面改性研究用。他们使用T300碳纤维织物和BA-35X苯并嗯
碳纤维表面光滑且极性低，在碳纤维增强苯并嗪树脂，先将ATBN溶于四氢呋喃溶液，然后浸渍碳
嗯嗪树脂基复合材料的研究中，碳纤维表面改性和纤维织物，烘干后再浸渍BA-35x溶液，最后压制成
复合材料界面性能就成为一个重要的研究内容。板材。研究结果显示，随着ATBN浓度的增加，材料
Jang和Yang。研究了碳纤维表面处理对苯并的弯曲强度呈先增加后降低的趋势，ATBN的最优
嗯嗪树脂基复合材料机械性能的影响，使用了双酚浓度为碳纤维质量的0．004％0．005％；去浆的碳纤
A型的苯并嘌嗪树脂(BA．a)(图1所示)和T300碳维表面经过ATBN改性后，弯曲性能得到进一步
纤维。碳纤维表面去浆后分别采用等离子和硝酸氧提高。

收稿日期：20114)1—14
作者简介：王智(1984一)，男，在读博士，主要从事耐热性聚合物研究。
通讯作者：顾宜(1949)，男，教授，博士生导师，研究方向为耐热聚合物、热固性聚合物、树脂基复合材料。

(m2IM1．pl4j
2011年第4期玻璃钢／复合材料69

趣的一个方面。

OH．Ishida和Shyan合成了两种新型的苯并嗯
)
嗪树脂(22Pa和440a，其结构式如图3所示)，并成
功制备了碳纤维体积分数为60％的复合材料。

图2BA一35X的结构式

Fig．2ThestructureofBA-35X

卢晓春、余鼎声等人采用双酚A型苯并嗯嗪
和碳纤维T300、T800、M40，将碳纤维表面上胶处理

后，分别制备了复合材料模压板，研究了复合材料的图322Pa和44Oa的结构式

固化动力学、静态和动态力学性能以及劈裂面微观Fig．3Thestructureof22Paand44Oa
形貌。研究结果表明，碳纤维表面的一OH和一COOH
他们使用T650碳纤维，通过排布机制备单向碳
等弱酸性官能团对苯并嗯嗪的固化反应具有催化作
纤维预浸料，然后模压成型。结果表明，440a复合
用。碳纤维表面的环氧涂层对苯并嘌嗪的固化反应
材料具有比固化温度更高的Tg，达到350~(2(如图4
温度、固化速率以及表观反应活化能和反应级数等
所示)；这两种复合材料在耐热性和机械性能方面要
也有明显影响；通用级T300碳纤维／苯并嗯嗪树脂
比双马来酰胺复合材料的性能优越，可与